(57)【要約】【課題】  特に、気密性と電気的安定性の双方に優れた物理量センサを提供することを目的としている。【解決手段】  センサ基板２６の枠体部８の裏面８ａには、枠状で形成された第１の封止層５６と、第１の封止層５６から分離され、機能部材９及び絶縁層２５を貫いて、機能部材９及び第１の基材１０に電気的に接続される第１のコンタクト層５７とが形成される。配線基板３０の表面には第１の封止層と対向する位置に形成された第２の封止層６５と、第２の封止層６５から分離され、絶縁層３０ｂを貫いて第２の基材３０ａに電気的に接続される第２のコンタクト層６６とが形成される。各封止層５６，６５が共晶接合される。各コンタクト層５７，６６が電気的に接続されて、第１の基材１０、第２の基材３０ａ及び枠体部８が同電位とされている。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性の第１の基材と、導電性の第２の基材と、前記第１の基材と前記第２の基材との間に配置された可動部及び前記可動部の周囲を囲む枠体部を備える導電性の機能部材と、前記可動部の変位を検出するための検知部と、を有して構成され、
前記枠体部と前記第１の基材との間が第１の絶縁層により接合されており、
前記機能部材の前記第２の基材との対向面には、第１の金属層が形成され、前記第１の金属層は、前記枠体部の前記対向面に枠状で形成された第１の封止層と、前記第１の封止層から分離され、前記機能部材及び前記第１の絶縁層を貫いて、前記枠体部及び前記第１の基材に電気的に接続される第１のコンタクト層と、を有して形成され、
前記第２の基材の前記機能部材との対向面には第２の絶縁層が形成され、前記第２の絶縁層の表面には、第２の金属層が形成されており、
前記第２の金属層は、前記第１の封止層と対向する位置に形成された第２の封止層と、前記第２の封止層から分離され、前記第２の絶縁層を貫いて前記第２の基材に電気的に接続される第２のコンタクト層と、を有して形成されており、
前記第１の封止層と前記第２の封止層とが共晶接合されて、前記枠体部と前記第２の基材間が封止されており、前記第１の封止層及び前記第２の封止層から夫々、分離された前記第１のコンタクト層及び前記第２のコンタクト層間が電気的に接続されて、前記第１の基材、前記第２の基材及び前記枠体部が同電位とされていることを特徴とする物理量センサ。
【請求項２】
前記第１の金属層は、さらに、前記第１のコンタクト層に直接あるいは間接的に電気的に接続される第１の電気接続層を有し、
前記第２の金属層は、さらに、前記第２のコンタクト層と一体に形成された第２の電気接続層を有し、
前記第１の電気接続層と前記第２の電気接続層間が共晶接合されて、前記第１のコンタクト層と前記第２のコンタクト層とが、前記第１の電気接続層、前記第２の電気接続層を介して電気的に接続される請求項１記載の物理量センサ。
【請求項３】
前記第１のコンタクト層、第２のコンタクト層、前記第１の電気接続層及び前記第２の電気接続層は、いずれも、平面視にて、前記第１の封止層及び前記第２の封止層と前記可動部との間の位置に形成されている請求項２記載の物理量センサ。
【請求項４】
前記第１の電気接続層と前記第２の電気接続層が異なる長さ寸法で形成されており、前記電気接続層が短く形成された側には、長く形成された前記電気接続層と対向する位置に、突起状の接合ストッパ部が形成されている請求項２または３に記載の物理量センサ。
【請求項５】
前記第１の封止層及び前記第２の封止層は、夫々、四隅が湾曲形状で形成されている請求項１ないし４のいずれか１項に記載の物理量センサ。
【請求項６】
前記第１の封止層及び前記第２の封止層は、夫々、略一定幅で形成されている請求項１ないし５のいずれか１項に記載の物理量センサ。
【請求項７】
前記第１の金属層が、Ｇｅ、Ｍｇ、あるいは、Ｚｎを有して形成され、前記第２の金属層が、ＡｌあるいはＡｌ合金を有して形成されており、または、第２の金属層が、Ｇｅ、Ｍｇ、あるいは、Ｚｎを有して形成され、前記第１の金属層が、ＡｌあるいはＡｌ合金を有して形成されている請求項１ないし６のいずれか１項に記載の物理量センサ。
【請求項８】
導電性の第１の基材と、導電性の第２の基材と、前記第１の基材と前記第２の基材との間に配置された可動部及び前記可動部の周囲を囲む枠体部を備える導電性の機能部材と、前記可動部の変位を検出するための検知部と、を有して構成される物理量センサの製造方法であって、
前記枠体部と前記第１の基材との間は第１の絶縁層により接合されており、
前記機能部材の前記第２の基材との対向面に、第１の金属層を形成し、このとき、前記第１の金属層を、前記枠体部の前記対向面に枠状で形成した第１の封止層と、前記第１の封止層と分離し、前記機能部材及び前記第１の絶縁層を貫いて、前記枠体部及び前記第１の基材に電気的に接続する第１のコンタクト層と、を有して構成する工程、
前記第２の基材の前記機能部材との対向面に形成された第２の絶縁層の表面に、第２の金属層を形成し、このとき、前記第２の金属層を、前記第１の封止層と対向する位置に形成した第２の封止層と、前記第２の封止層と分離し、前記第２の絶縁層を貫いて前記第２の基材に電気的に接続する第２のコンタクト層と、を有して構成する工程、
前記第１の封止層と第２の封止層間を共晶接合するとともに、前記第１の封止層及び前記第２の封止層から夫々、分離した前記第１のコンタクト層及び前記第２のコンタクト層間を電気的に接続して、前記第１の基材、前記第２の基材及び前記枠体部を同電位にする工程、
を有することを特徴とする物理量センサの製造方法。
【請求項９】
前記第１のコンタクト層と直接あるいは間接的に電気的に接続される前記第１の金属層からなる第１の電気接続層を形成し、
前記第２のコンタクト層から延出して前記第２の金属層からなる第２の電気接続層を形成し、
前記第１の電気接続層と前記第２の電気接続層間を共晶接合して、前記第１のコンタクト層と前記第２のコンタクト層を、前記第１の電気接続層、及び、前記第２の電気接続層を介して電気的に接続する請求項８記載の物理量センサの製造方法。
【請求項１０】
前記第１の電気接続層と前記第２の電気接続層を異なる長さ寸法で形成し、このとき、前記電気接続層が短く形成された側には、長く形成された前記電気接続層と対向する位置に、突起状の接合ストッパ部を形成する請求項９記載の物理量センサの製造方法。
【請求項１１】
前記第１の封止層及び前記第２の封止層の四隅を、夫々、湾曲形状で形成する請求項８ないし１０のいずれか１項に記載の物理量センサの製造方法。
【請求項１２】
前記第１の封止層及び前記第２の封止層を、夫々、略一定幅で形成する請求項８ないし１１のいずれか１項に記載の物理量センサの製造方法。
【請求項１３】
前記第１の金属層を、Ｇｅ、Ｍｇ、あるいは、Ｚｎを有して形成し、前記第２の金属層を、ＡｌあるいはＡｌ合金を有して形成し、または、前記第２の金属層を、Ｇｅ、Ｍｇ、あるいは、Ｚｎを有して形成し、前記第１の金属層を、ＡｌあるいはＡｌ合金を有して形成する請求項８ないし１２のいずれか１項に記載の物理量センサの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリコン基板を微細加工して形成された物理量センサに係り、特に、気密性と電気的安定性に優れた物理量センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
下記の特許文献１にはセンサモジュールに関する発明が開示されている。この特許文献では、センサ基板の上下に、電極形成基板と、回路形成基板とが対向している。センサ基板と電極形成基板の間、センサ基板と回路形成基板との間は、封止用金属層により接合されている。各基板間はＡｕ−Ａｕ接合により封止されている。かかる場合、常温接合となる。【０００３】
また、センサ基板及び電極形成基板には夫々上下面間を貫く貫通孔配線が形成されている。特許文献１によれば、貫通孔配線と各基板間は絶縁されている。【０００４】
特許文献１に示すように各基板間を金属により封止する構成は特許文献２にも開示されている。【０００５】
また、物理量センサでは、特許文献１に示すように、複数のシリコン基板が絶縁層を介して積層された構成部分を備え、個々のシリコン基板が電気的に浮いている状態（どことも電気的に接続されていない状態）となっている。このため、寄生容量が増大し、ノイズが発生しやすくなる等、電気的安定性を向上させることができないといった問題があった。【０００６】
物理量センサでは、物理量変化を検知するための可動部が中央に大きく設けられ、その周囲に前記可動部を囲む枠体部が設けられる。そして枠体部の上下が絶縁層を備える基板との間で封止される（特許文献１参照）。このため、寄生容量を低減し、電気的安定性を向上させるための構造を、可動部の外側の非常に限定された領域に設けることが必要となる。このとき、近くには各基板間を封止するための金属による封止層が存在するため、この封止層に悪影響を及ぼさないようにしなければならない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−２６６３２０号公報
【特許文献２】国際公開ＷＯ２００３／００１２１７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
そこで本発明は、上記従来の課題を解決するものであり、特に、気密性と電気的安定性の双方に優れた物理量センサを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明における物理量センサは、導電性の第１の基材と、導電性の第２の基材と、前記第１の基材と前記第２の基材との間に配置された可動部及び前記可動部の周囲を囲む枠体部を備える導電性の機能部材と、前記可動部の変位を検出するための検知部と、を有して構成され、
前記枠体部と前記第１の基材との間が第１の絶縁層により接合されており、
前記機能部材の前記第２の基材との対向面には、第１の金属層が形成され、前記第１の金属層は、前記枠体部の前記対向面に枠状で形成された第１の封止層と、前記第１の封止層から分離され、前記機能部材及び前記第１の絶縁層を貫いて、前記枠体部及び前記第１の基材に電気的に接続される第１のコンタクト層と、を有して形成され、
前記第２の基材の前記機能部材との対向面には第２の絶縁層が形成され、前記第２の絶縁層の表面には、第２の金属層が形成されており、
前記第２の金属層は、前記第１の封止層と対向する位置に形成された第２の封止層と、前記第２の封止層から分離され、前記第２の絶縁層を貫いて前記第２の基材に電気的に接続される第２のコンタクト層と、を有して形成されており、
前記第１の封止層と前記第２の封止層とが共晶接合されて、前記枠体部と前記第２の基材間が封止されており、前記第１の封止層及び前記第２の封止層から夫々、分離された前記第１のコンタクト層及び前記第２のコンタクト層間が電気的に接続されて、前記第１の基材、前記第２の基材及び前記枠体部が同電位とされていることを特徴とするものである。【００１０】
また本発明は、導電性の第１の基材と、導電性の第２の基材と、前記第１の基材と前記第２の基材との間に配置された可動部及び前記可動部の周囲を囲む枠体部を備える導電性の機能部材と、前記可動部の変位を検出するための検知部と、を有して構成される物理量センサの製造方法であって、
前記枠体部と前記第１の基材との間は第１の絶縁層により接合されており、
前記機能部材の前記第２の基材との対向面に、第１の金属層を形成し、このとき、前記第１の金属層を、前記枠体部の前記対向面に枠状で形成した第１の封止層と、前記第１の封止層と分離し、前記機能部材及び前記第１の絶縁層を貫いて、前記枠体部及び前記第１の基材に電気的に接続する第１のコンタクト層と、を有して構成する工程、
前記第２の基材の前記機能部材との対向面に形成された第２の絶縁層の表面に、第２の金属層を形成し、このとき、前記第２の金属層を、前記第１の封止層と対向する位置に形成した第２の封止層と、前記第２の封止層と分離し、前記第２の絶縁層を貫いて前記第２の基材に電気的に接続する第２のコンタクト層と、を有して構成する工程、
前記第１の封止層と第２の封止層間を共晶接合するとともに、前記第１の封止層及び前記第２の封止層から夫々、分離した前記第１のコンタクト層及び前記第２のコンタクト層間を電気的に接続して、前記第１の基材、前記第２の基材及び前記枠体部を同電位にする工程、
を有することを特徴とするものである。【００１１】
このように本発明では、第１の封止層と第１のコンタクト層とを分離し、第２の封止層と第２のコンタクト層とを分離して形成した。本発明では、第１の基材と機能部材との間や第２の基材の表面に絶縁層が存在する。よって各基材は電気的に浮いた状態になっている。このため本発明では、各封止層と分離した各コンタクト層を、絶縁層を貫いて各基材と電気的に接続させ、そして第１のコンタクト層と第２のコンタクト層との間を電気的に接続することで、第１の基材、第２の基材、及び機能部材のうち可動部（電極部）を除く枠体部とを同電位にできる。また絶縁層を貫いたコンタクト層で繋げることで、物理量センサの限られた面積を有効活用でき、物理量センサの小型化を促進することができる。【００１２】
特許文献１と本発明とを比較すると、特許文献１では、絶縁層を介して重ねられた各基板間を同電位にするための構造が開示されていない。また、封止層は、Ａｕ−Ａｕの常温接合であり、本発明のように共晶接合ではない。【００１３】
ここで、第１の封止層と第１のコンタクト層、及び第２の封止層と第２のコンタクト部とを夫々、分離せずに一体で形成した構成を比較例とし、まずは比較例の問題点を説明する。【００１４】
比較例の場合、第１の封止層と第２の封止層間を共晶接合した際、共晶反応した金属が接合のための圧力を受けて変形し、第１の金属及び第２の金属のうち軟化しやすいほうの金属の一部がコンタクト層へ流れ出る現象が見られた。これにより、封止層にボイド（空洞）が形成されて、そこをリークパスとして気体や液体がセンサ内部に侵入しやすく、センサの信頼性が低下しやすくなる。【００１５】
これに対して本発明では、第１の封止層と第１のコンタクト層とを分離し、第２の封止層と第２のコンタクト部とを分離して形成したので、共晶接合の際に、上記したような共晶反応した金属がコンタクト層へ流れ出てしまう現象を抑制できる。よって、第１の封止層と第２の封止層とを適切に共晶接合でき、機能部材の枠体部と第２の基材との間を適切に封止することができる。【００１６】
このように本発明では、従来に比べて、寄生容量を低減でき、ノイズを抑制できる等、電気的安定性を向上させることができるとともに、共晶接合の際に共晶反応した金属が封止層の位置からコンタクト層にかけて流出するのを抑制でき、各基板間を適切に封止でき、信頼性に優れた物理量センサにできる。【００１７】
本発明では、前記第１の金属層は、前記第１のコンタクト層に直接あるいは間接的に電気的に接続される前記機能部材の表面に形成された第１の電気接続層を有し、
前記第２の金属層は、さらに、前記第２のコンタクト層と一体に形成された第２の電気接続層を有し、
前記第１の電気接続層と前記第２の電気接続層間が共晶接合されて、前記第１のコンタクト層と前記第２のコンタクト層とが、前記第１の電気接続層、前記第２の電気接続層を介して電気的に接続されることが好ましい。これにより簡単な構造により第１のコンタクト層と第２のコンタクト層間を電気的に接続できる。【００１８】
また本発明では、前記第１のコンタクト層、第２のコンタクト層、前記第１の電気接続層及び前記第２の電気接続層は、いずれも、平面視にて、前記第１の封止層及び前記第２の封止層と前記可動部との間の位置に形成されていることが好ましい。物理量センサの小型化を実現できる。【００１９】
また本発明では、前記第１の電気接続層と前記第２の電気接続層が異なる長さ寸法で形成されており、前記電気接続層が短く形成された側には、長く形成された前記電気接続層と対向する位置に、突起状の接合ストッパ部が形成されていることが好ましい。共晶接合の際、所定以上に各基板間が押圧されるのを抑制でき、安定した共晶接合状態を得ることができる。【００２０】
また本発明では、前記第１の封止層及び前記第２の封止層は、夫々、四隅が湾曲形状で形成されていることが好ましい。また本発明では、前記第１の封止層及び前記第２の封止層は、夫々、略一定幅で形成されていることが好ましい。これにより接合圧力を封止層間の接合面全体で略均一にでき、未接合領域や前記接合面にボイドが発生するのを抑制でき、封止層間全体を適切に接合することができる。【００２１】
また、前記第１の金属層が、Ｇｅ、Ｍｇ、あるいは、Ｚｎを有して形成され、前記第２の金属層が、ＡｌあるいはＡｌ合金を有して形成されており、または、第２の金属層が、Ｇｅ、Ｍｇ、あるいは、Ｚｎを有して形成され、前記第１の金属層が、ＡｌあるいはＡｌ合金を有して形成されていることが好ましい。ＡｌあるいはＡｌ合金は、共晶接合の際に軟化しやすく、上記した比較例の構成では、ＡｌあるいはＡｌ合金がコンタクト層内に流出しやすくなっている。これに対して本発明では、各コンタクト層を各封止層から分離して形成したので、ＡｌあるいはＡｌ合金を用いても、封止層からのコンタクト層流出現象を抑制することが可能になる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明では、従来に比べて、寄生容量を低減でき、ノイズを抑制できる等、電気的安定性を向上させることができるとともに、共晶接合の際に共晶反応した金属が封止層の位置からコンタクト層にかけて流出するのを抑制でき、各基板間を適切に封止でき、信頼性に優れた物理量センサにできる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の第１実施形態における物理量センサの平面図（機能部材の平面図）、
【図２】図１に示す物理量センサをＣ−Ｃ線に沿って切断し矢印方向から見た部分縦断面図、
【図３】本実施形態の物理量センサが無重力下で静止している状態を示す斜視図、
【図４】本実施形態の物理量センサが動作している状態を示す斜視図、
【図５】（ａ）は、機能部材の裏面状態を示す部分透視図、（ｂ）は、配線基板の表面状態を示す部分平面図、
【図６】図５（ａ）に示す機能部材を備えるセンサ基板と、図５（ｂ）に示す配線基板とを有して成る物理量センサをＡ−Ａ線に沿って切断し矢印方向から見たときの部分拡大縦断面図、
【図７】本実施形態の物理量センサの製造方法を示す工程図（部分縦断面図）、
【図８】（ａ）は、本実施形態における物理量センサの機能部材に形成された第１の封止層、第１のコンタクト層、及び、配線基板に形成された第２の封止層、第２のコンタクト層を重ね合わせた部分拡大平面図、（ｂ）は、比較例における物理量センサの機能部材に形成された第１の封止層、第１のコンタクト層、及び、配線基板に形成された第２の封止層、第２のコンタクト層を重ね合わせた部分拡大平面図、
【図９】図１とは別の実施形態における物理量センサの平面図（機能部材の平面図）、
【図１０】本発明の第２実施形態における物理量センサであり、（ａ）は、機能部材の裏面状態を示す部分透視図、（ｂ）は、配線基板の表面状態を示す部分平面図、
【図１１】シミュレーション実験における全体モデル図、
【図１２】比較例のシミュレーション実験結果を示す接合圧力の分布図、
【図１３】実施例のシミュレーション実験結果を示す接合圧力の分布図、
【発明を実施するための形態】
【００２４】
各図に示す物理量センサに関しては、Ｙ方向が左右方向であり、Ｙ１方向が左方向でＹ２方向が右方向、Ｘ方向が前後方向であり、Ｘ１方向が前方でＸ２方向が後方である。また、Ｙ方向とＸ方向の双方に直交する方向が上下方向（Ｚ方向；高さ方向）である。
【００２５】
図１に示す物理量センサは、例えば、長方形の平板である導電性の機能部材（シリコン基板）９を有して形成されている。すなわち、機能部材９に、各部分の形状に対応する平面形状のレジスト層を形成し、レジスト層が存在していない部分で、シリコン基板をディープＲＩＥ（ディープ・リアクティブ・イオン・エッチング）のエッチング工程で切断することで、各部分に分離している。したがって、物理量センサの機能部材９に形成される各部分は、シリコン基板の表面と裏面の厚みの範囲内で構成されている。図３（図１に示す枠体部８を図示せず）に示すように、物理量センサが無重力下で静止状態のとき、機能部材９は、表面全体と裏面全体が夫々、同一面上に位置しており、表面及び裏面から突出する部分がない。なお、実際の物理量センサは地球上で使用されるため、地球の重力の影響で機能部材９は静止状態であっても若干変位を生じている。
【００２６】
図１に示すように、物理量センサを構成する機能部材９は、可動部２と、可動部２の周囲に枠体部８とを有している。
【００２７】
図１や図３に示すように、可動部２は、高さ方向（Ｚ）に平行に変位する錘部２ａと、錘部２ａの内側に設けられた回動支持部３，４，１４，１５とを有して構成される。図１、図３に示すように回動支持部３，４の平面形状はクランク状で形成されている。
【００２８】
図１に示すように第１の回動支持部３は、前方（Ｘ１）に延びる連結腕３ａと、後方（Ｘ２）に延びる脚部３ｂとが一体に形成されている。また図１に示すように第２の回動支持部４は、後方（Ｘ２）に延びる連結腕４ａと、前方（Ｘ１）に延びる脚部４ｂとが一体に形成されている。
【００２９】
連結腕３ａ，４ａ及び脚部３ｂ，４ｂは各アンカ部５〜７から離れる方向であって、前後方向（Ｘ１−Ｘ２方向）に平行に所定の幅寸法にて延出する形状で形成されている。
【００３０】
図１に示すように、可動部２の内側には、中央アンカ部５、左側アンカ部６及び右側アンカ部７が設けられている。各アンカ部５〜７は、左右方向（Ｙ）に所定の間隔を空けて設けられる。中央アンカ部５、左側アンカ部６及び右側アンカ部７の前後方向（Ｘ）の幅寸法は略同一である。
【００３１】
各アンカ部５〜７は図２（図２は図１に示すＣ−Ｃ線に沿って切断し矢印方向から見た部分縦断面図である。ただし図２にはアンカ部５のみが図示されている）に示すように、第１の基材１０に酸化絶縁層（ＳｉＯ2層；第１の絶縁層）２５を介して固定支持される。
【００３２】
また、可動部２の周囲に設けられた枠体部８は、第１の基材１０に酸化絶縁層（ＳｉＯ2層）２５を介して固定支持される。
【００３３】
導電性の第１の基材１０は例えばシリコン基板である。酸化絶縁層２５は、可動部２と対向する位置には設けられていない。第１の基材１０、酸化絶縁層２５、及び図１に示す可動部２、アンカ部５〜７、及び枠体部８を構成する機能部材９は、例えばＳＯＩ基板である。第１の基材１０、酸化絶縁層２５及び機能部材９でセンサ基板２６を構成する。
【００３４】
図１に示すように、第１の回動支持部３の連結腕３ａの先端部と錘部２ａとが連結部１１ａにおいて回動自在に連結されており、第２の回動支持部４の連結腕４ａの先端部と錘部２ａとが連結部１１ｂにおいて回動自在に連結されている。
【００３５】
また図１に示すように、第１の回動支持部３の連結腕３ａは、左側アンカ部６と支点連結部１２ｂ、及び、中央アンカ部５と支持連結部１２ａにおいて回動自在に連結されている。また図１に示すように、第２の回動支持部４の第１連結腕４ａは、右側アンカ部７と支点連結部１３ｂ、及び、中央アンカ部５と支持連結部１３ａにおいて回動自在に連結されている。
【００３６】
また図１に示す実施形態では、左側アンカ部６の後方（Ｘ２）に、錘部２ａ及び左側アンカ部６と分離して形成された第３の回動支持部１４が設けられ、右側アンカ部７の前方（Ｘ１）に、錘部２ａ及び右側アンカ部７と分離して形成された第４の回動支持部１５が設けられている。
【００３７】
図１に示すように第３の回動支持部１４の先端部と錘部２ａとは、連結部１６ａにおいて、回動自在に連結されている。また、第４の回動支持部１５の先端部と錘部２ａとは、連結部１６ｂにおいて、回動自在に連結されている。また図１に示すように、第３の回動支持部１４と左側アンカ部６とは、支点連結部１７ａにおいて、回動自在に連結されている。また第４の回動支持部１５と右側アンカ部７とは、支点連結部１７ｂにおいて、回動自在に連結されている。
【００３８】
図１に示すように、第１の回動支持部３の連結腕３ａと第３の回動支持部１４との間が連結部１８ａを介して連結されている。また図１に示すように、第２の回動支持部４の連結腕４ａと第４の回動支持部１５との間が連結部１８ｂを介して連結されている。
【００３９】
各連結部部１１ａ，１１ｂ，１６ａ，１６ｂ及び各支点連結部１２ａ，１３ａ，１３ｂ，１７ｂは、シリコン基板をエッチングにて幅細に切り出すことで、ばね性を有するトーションバー（ばね部）で構成される。
【００４０】
図２に示すように、物理量センサには、錘部２ａと高さ方向にて離れた一方に第１の基材１０と他方に配線基板３０が設けられる。図２に示すように配線基板３０の表面には、固定電極３７が設けられている。配線基板３０は導電性の第２の基材（シリコン基板）３０ａの表面に絶縁層（第２の絶縁層）３０ｂが形成された構成であり、固定電極３７は、前記絶縁層３０ｂ上に導電性金属材料をスパッタし、またはメッキすることで形成されている。錘部２ａは可動電極として機能し、固定電極３７とともに検知部を構成する。
【００４１】
また図２に示すように、各アンカ部５〜７と配線基板３０間は金属の接合層５０により共晶接合されている。配線基板３０の絶縁層３０ｂの内部には配線層５１が形成されており、配線層５１は、接合層５０と電気的に接続されるとともに、絶縁層３０ｂの内部を通って外部に引き出されている（図示しない）。
【００４２】
また図２に示すように、枠体部８と配線基板３０との間は金属の封止層５２により共晶接合されている。
【００４３】
この物理量センサは、無重力下で外部から力（加速度等）が作用していないときに、それぞれの支点連結部および連結部に設けられたトーションバー（ばね部）の弾性復元力により、図３に示すように、全ての部分の表面が同一平面となった状態を維持している。なお、この物理量センサを実際に使用する際は地球の重力の影響で、若干変位している。
【００４４】
物理量センサに外部から例えば加速度が与えられると、加速度は、錘部２ａ、各アンカ部５〜７及び枠体部８に作用する。このとき、錘部２ａは慣性力によって絶対空間内で留まろうとし、その結果、各アンカ部５〜７に対して錘部２ａが加速度の作用方向と逆の方向へ相対的に移動する。そして図４に示すように、錘部２ａは慣性力により図３の静止状態の位置から高さ方向へ向けて変位すべく、第１の回動支持部３が支点連結部１２ａ、１２ｂを中心に高さ方向に回動し、第２の回動支持部４が支点連結部１３ａ，１３ｂを中心として高さ方向に回動し、第３の回動支持部１４が支点連結部１７ａを中心として高さ方向に回動し、第４の回動支持部１５が支点連結部１７ｂを中心として高さ方向に回動する。この回動動作時、各連結部１１ａ，１１ｂ，１６ａ，１６ｂ，１８ａ，１８ｂ及び支点連結部１２ａ，１２ｂ，１３ａ，１３ｂ、１７ａ，１７ｂに設けられたトーションバーは捩れ変形する。
【００４５】
本実施形態の錘部２ａの支持機構により錘部２ａを高さ方向（Ｚ）に効果的に平行移動させることが出来る。
【００４６】
また本実施形態では、物理量変化により、脚部３ｂ，４ｂが、錘部２ａの変位方向とは逆方向に飛び出す構造となっている。この脚部３ｂ，４ｂは、錘部２ａが図２に示す第１の基材１０の表面１０ａに当接するよりも先に、脚部３ｂ，４ｂの先端部が配線基板３０の表面（ストッパ面）３０ｃに当接し、錘部２ａの高さ方向への変位を抑制する。
【００４７】
このように図１の実施形態では、錘部２ａの変位方向とは逆方向に変位する脚部３ｂ，４ｂを設け、錘部２ａの高さ方向（Ｚ）への変位を抑制するストッパ機構を設けている。
【００４８】
図５（ａ）は、図１に示す機能部材９の裏面状態を示す部分透視図である。ただし図５（ａ）には図１に示す可動部２や各アンカ部５〜７の構造は図示していない。また図５（ｂ）は、配線基板３０の表面状態を示す部分平面図である。ただし図２に示す固定電極３７や各アンカ部５〜７と対向する位置に設けられる絶縁層３０ｂの突起部や突起部表面の金属等については図示していない。
【００４９】
図６は図５（ａ）に示す機能部材９を備えるセンサ基板２６と、図５（ｂ）に示す配線基板３０とを有して成る物理量センサをＡ−Ａ線に沿って切断し矢印方向から見たときの部分拡大縦断面図である。
【００５０】
図５（ａ）、図６に示すように、枠体部８の裏面（配線基板３０との対向面）８ａには、可動部２の周囲を囲むように枠状パターンの第１の封止層５６が形成されている。
【００５１】
また図５（ａ）、図６に示すように、枠体部８の裏面８ａには、第１の封止層５６よりも内側（可動部２と第１の封止層５６との間）に、第１のコンタクト層５７が形成されている。
【００５２】
図５（ａ）、図６に示すように、第１のコンタクト層５７は、第１の封止層５６から分離して形成されている。
【００５３】
図６に示すように第１のコンタクト層５７は、枠体部８（機能部材９）及び酸化絶縁層２５を貫いて、枠体部８及び第１の基材１０の表面に電気的に接続されている。
【００５４】
また図５（ａ）、図６に示すように、枠体部８の裏面８ａには、第１の封止層５６よりも内側（可動部２と第１の封止層５６との間）に、第１の電気接続層５８が形成されている。
【００５５】
図５（ａ）、図６に示すように、第１の電気接続層５８は、第１の封止層５６、及び第１のコンタクト層５７から分離して形成されている。ただし、第１の電気接続層５８は、第１のコンタクト層５７と繋がっていてもよい。
【００５６】
第１のコンタクト層５７及び第１の電気接続層５８の配置や平面形状、個数は図３（ａ）以外の構成であってもよい。ただし、図５（ａ）の構成により、可動部２と第１の封止層５６との間の限定された領域内を有効活用でき、物理量センサの小型化を促進することができる。
【００５７】
第１の封止層５６、第１のコンタクト層５７及び第１の電気接続層５８は、第１の金属層５９により形成される。第１の金属層５９は、Ｇｅ、Ｍｇ、Ｚｎを有して形成されることが好ましい。その中でもＧｅを選択することがより好適である。第１の金属層５９は単層構造であってもよいし積層構造であってもよい。第１の金属層５９をスパッタ等で形成できる。
【００５８】
図６に示すように、第１のコンタクト層５７では、枠体部８及び酸化絶縁層２５を貫く貫通孔６０が形成され、枠体部８の裏面８ａから貫通孔６０の内面にかけて前記第１の金属層５９が形成される。第１のコンタクト層５７の内部は完全に、第１の金属層５９により埋められておらず、貫通孔６０の一部が残されている。なお貫通孔６０内のほぼ全体が第１の金属層５９により埋まった状態であってもよい。
なお第１の金属層５９は、図２に示す各アンカ部５〜７の裏面にも形成されている。
【００５９】
図５（ｂ）、図６に示すように、配線基板３０を構成する第２の基材３０ａの表面に形成された絶縁層３０ｂは、下側絶縁層３０ｂ１と上側絶縁層３０ｂ２との積層構造となっている。
【００６０】
下側絶縁層３０ｂ１は、例えばＳｉＯ2で、上側絶縁層３０ｂ２は、ＳｉＮである。これにより、絶縁層３０ｂに形成される貫通孔６１や、各突起部６２〜６４の高さ寸法のばらつきを抑制できる。
【００６１】
図５（ｂ）、図６に示すように、絶縁層３０ｂの表面３０ｃには、第１の封止層５６と対向する位置に突起部６２が形成され、突起部６２の表面に第２の封止層６５が形成されている。図５（ａ）に示すように、第１の封止層５６のパターン幅はＴ１で、図５（ｂ）に示すように、第２の封止層６５のパターン幅はＴ２で、パターン幅Ｔ２のほうがパターン幅Ｔ１よりも大きく形成されている。
【００６２】
また図５（ｂ）、図６に示すように、絶縁層３０ｂの表面３０ｃには、第２の封止層６５よりも内側に、第２のコンタクト層６６が形成されている。
【００６３】
図５（ｂ）、図６に示すように、第２のコンタクト層６６は、第２の封止層６５から分離して形成されている。
【００６４】
図６に示すように第２のコンタクト層６６は、絶縁層３０ｂを貫いて第２の基材３０ａの表面に電気的に接続されている。
【００６５】
また図５（ｂ）、図６に示すように、絶縁層３０ｂの表面３０ｃには、第１の電気接続層５８と対向する位置に突起部６３が形成され、第２のコンタクト層６６から延出して形成された第２の電気接続層６７が突起部６３の表面に形成されている。
【００６６】
また図５（ｂ）、図６に示すように、第２の電気接続層６７は、第１の電気接続層５８よりも長さ寸法（Ｘ１−Ｘ２方向への寸法）が短く、第２の電気接続層６７の隣には、第１の電気接続層５８と対向する位置に、突起部６４が形成されている。この突起部６４は、接合ストッパ部として機能する。
【００６７】
図６に示すように、突起部６４が最も突き出ており、突起部６２，６３が同じ高さで且つ突起部６４よりも一段低く形成されている。突起部６４は上述したように接合ストッパ部として機能するため、第２の金属層６８の頂部と同じ高さかもしくは若干低くなる。
【００６８】
第２のコンタクト層６６及び第２の電気接続層６７の配置や平面形状、個数は第１のコンタクト層５７及び第１の電気接続層５８のそれらに準じて構成される。
【００６９】
図６に示すように、第１のコンタクト層５７と、第２のコンタクト層６６とは平面方向にずれて配置されている。これは第２の封止層６５が第１の封止層５６よりも幅広で形成されていることや、配線基板３０の表面３０ｃの使用可能領域（図２に示す固定電極３７と第２の封止層６５間の領域）を有効活用して、第２のコンタクト層６６を第２の封止層６５からより離すためである。
【００７０】
第２の封止層６５、第２のコンタクト層６６及び第２の電気接続層６７は、第２の金属層６８により形成される。第２の金属層６８は、ＡｌあるいはＡｌ合金等で形成されることが好ましい。Ａｌ合金としてはＡｌＣｕを例示できる。第２の金属層６８は単層構造であってもよいし積層構造であってもよい。積層構造としては、Ｔａ／ＡｌＣｕ／Ｇｅ等を提示できる。第２の金属層６８をスパッタ等で形成できる。
【００７１】
図６に示すように、第２のコンタクト層６６では、絶縁層３０ｂを貫く貫通孔６１が形成され、絶縁層３０ｂの表面３０ｃから貫通孔６１の内面にかけて前記第２の金属層６８が形成される。第２のコンタクト層６６の内部は完全に第２の金属層６８により埋められておらず、貫通孔６１が一部、残されている。なお貫通孔６１内のほぼ全体が第２の金属層６８により埋まった状態であってもよい。
【００７２】
なお第２の金属層６８は、図２に示す各アンカ部５〜７と対向する絶縁層３０ｂの表面に形成された突起部の表面にも形成されている。また、第２の金属層６８は、固定電極３７（図２参照）としても形成される。ただし、固定電極３７を構成する第２の金属層６８と、その他の第２の金属層６８との材質や膜厚は、必ずしも同じでなくてもよい。すなわち、固定電極３７を構成する第２の金属層６８と、第２の封止層６５、第２のコンタクト層６６及び第２の電気接続層６７を構成する第２の金属層６８とを別々の工程で形成することも可能である。固定電極３７は、第２の封止層６５、第２のコンタクト層６６及び第２の電気接続層６７よりも薄く形成されるほうが好ましい。可動部２（錘部２ａ）の高さ方向への可動範囲を大きくできるからである。
【００７３】
図２、図６に示す第１の封止層５６（第１の金属層５９）と第２の封止層６５（第２の金属層６８）とが共晶接合されて、封止層５２が形成される。また、各アンカ部５〜７と配線基板３０間に位置する第１の金属層５９と第２の金属層６８とが共晶接合されて、接合層５０が形成される。また、第１の電気接続層５８（第１の金属層５９）と、第２の電気接続層６７（第２の金属層６８）とが共晶接合されて電気接続層７７が形成される。
【００７４】
図７は、本実施形態における物理量センサの製造方法を示す工程図を示す。各図は、製造工程中における部分縦断面図である。
【００７５】
図７（ａ）に示す工程では、センサ基板２６を形成する。センサ基板２６には、導電性の第１の基材（シリコン基板）１０、酸化絶縁層（ＳｉＯ2層；第１の絶縁層）２５及び導電性の機能部材（シリコン基板）９からなるＳＯＩ基板を用いる。
【００７６】
ＳＯＩ基板の機能部材９をディープＲＩＥにより、図１に示す各部分に切り出す。図１や図７（ａ）には図示しないが、可動部２には多数の微細孔を形成しており、この微細孔を介して、可動部２と第１の基材１０間に介在する酸化絶縁層２５を除去する。
【００７７】
また図７（ａ）に示すように、枠体部８及び酸化絶縁層２５を貫いて第１の基材１０にまで到達する貫通孔６０を形成する。
【００７８】
続いて機能部材９の裏面の所定領域に、第１の金属層５９をスパッタ等で形成する。第１の金属層５９により、枠体部８の裏面８ａに第１の封止層５６、第１のコンタクト層５７、第１の電気接続層５８を形成する。このとき、少なくとも、第１の封止層５６と第１のコンタクト層５７とを分離して形成する。また、第１のコンタクト層５７及び第１の電気接続層５８を第１の封止層５６よりも内側（第１の封止層５６と可動部２との間）に形成する。また、各アンカ部５〜７の裏面にも、第１の金属層５９を形成する。
【００７９】
第１の金属層５９を、Ｇｅ、Ｍｇ、あるいは、Ｚｎを有して形成することが好ましい。このうち、Ｇｅを用いることが好ましい。
【００８０】
次に図７（ｂ）の工程では、配線基板３０を形成する。配線基板３０を構成する導電性の第２の基材（シリコン基板）３０ａの表面に絶縁層（第２の絶縁層）３０ｂを形成する。第２の絶縁層３０ｂは例えば図６に示すように積層構造である。なお絶縁層３０ｂの内部に配線層５１（図２参照）も形成する。更に絶縁層３０ｂの表面３０ｃに、各突起部６２〜６４をエッチングにより形成する。また絶縁層３０ｂを貫いて第２の基材３０ａにまで到達する貫通孔６１を形成する。
【００８１】
続いて絶縁層３０ｂの表面の所定領域に、第２の金属層６８をスパッタ等で形成する。第２の金属層６８により、絶縁層３０ｂの表面３０ｃに第２の封止層６５、第２のコンタクト層６６、第２の電気接続層６７を形成する。このとき、第２の封止層６５と第２のコンタクト層６６とを分離して形成する。また、第２のコンタクト層６６と第２の電気接続層６７とを一体に形成する。第２の封止層６５を第１の封止層５６と対向する位置に設けられた突起部６２上に形成する。また、第２の電気接続層６７を絶縁層３０ｂの表面３０ｃに形成された突起部６３上にかけて形成する。また各アンカ部５〜７と対向する位置に形成された突起部の表面にも、第２の金属層６８を形成する。更に固定電極３７（図２参照）を形成する。固定電極３７を構成する第２の金属層６８と、それ以外の第２の金属層６８とは材質や構造等が異なっていてもよい。
【００８２】
第２の金属層６８をＡｌあるいはＡｌ合金を有して形成することが好ましい。Ａｌ合金としてはＡｌＣｕを好ましく適用できる。
【００８３】
そして図７（ｃ）の工程では、図７（ａ）の工程で製造されたセンサ基板２６と、図７（ｂ）の工程で製造された配線基板３０とを対向させ、所定の熱処理温度により圧接する。これにより、枠体部８の裏面８ａに形成された第１の封止層５６（第１の金属層５９）と、絶縁層３０ｂの表面３０ｃに形成された第２の封止層６５（第２の金属層６８）とを共晶接合して封止層５２を形成することができる。これにより、枠体部８と配線基板３０間を適切に封止することができる。
【００８４】
また、枠体部８の裏面８ａに形成された第１の電気接続層５８（第１の金属層５９）と、絶縁層３０ｂの表面３０ｃに形成された第２の電気接続層６７（第２の金属層６８）とを共晶接合して電気接続層７７を形成することができる。
【００８５】
更に、各アンカ部５〜７の裏面に形成された第１の金属層５９と、配線基板３０側に形成された第２の金属層６８とを共晶接合して接合層５０（図２参照）を形成することができる。
【００８６】
以上のように、本実施形態では、第１の封止層５６と第１のコンタクト層５７との間、及び、第２の封止層６５と第２のコンタクト層６６との間を夫々分離した。本実施形態では、図６等に示すようにセンサ基板２６には、酸化絶縁層２５が存在し、配線基板３０にも絶縁層３０ｂが存在する。そこで本実施形態では、各封止層５６，６５と分離した各コンタクト層５７，６６を、各絶縁層２５，３０ｂを貫いて各基材９，１０，３０ａに電気的に接続させたうえで、第１のコンタクト層５７と第２のコンタクト層６６とを電気的に接続し、これにより、第１の基材１０、第２の基材３０ａ、及び機能部材９のうち可動部（電極部）２を除く枠体部８とを同電位にできる。これにより、物理量センサに生じた浮遊容量を適切に除去し、高精度な出力を得ることが可能となる。また絶縁層を貫くコンタクト層５７，６６で繋げることで、物理量センサの限られた面積を有効活用でき、物理量センサの小型化を促進することができる。
【００８７】
そして、本実施形態では、第１の封止層５６と第１のコンタクト層５７との間、及び、第２の封止層６５と第２のコンタクト層６６との間を夫々分離したことで以下の効果を得ることができる。
【００８８】
図８（ａ）は、本実施形態における物理量センサの機能部材９に形成された第１の封止層５６、第１のコンタクト層５７、及び、配線基板３０に形成された第２の封止層６５、第２のコンタクト層６６を重ね合わせた部分平面図である。
【００８９】
一方、図８（ｂ）は、比較例における物理量センサの機能部材に形成された第１の封止層７０、第１のコンタクト層７１、及び配線基板に形成された第２の封止層７２、第２のコンタクト層７３を重ね合わせた平面図である。
【００９０】
図８（ｂ）に示すように、第１の封止層７０と第１のコンタクト層７１とは一体に形成されており、第２の封止層７２と第２のコンタクト層７３とは一体に形成されている。すなわち、図８（ａ）に示す本実施形態と異なって、第１の封止層７０と第１のコンタクト層７１との間が分離されておらず、第２の封止層７２と第２のコンタクト層７３との間が分離されていない。
【００９１】
例えば、第１の封止層７０及び第１のコンタクト層７１はＧｅで形成され、第２の封止層７２及び第２のコンタクト層７３がＡｌで形成されている。所定の熱処理を施しながら圧接して、第１の封止層７０と第２の封止層７２とを共晶接合することで、第１のコンタクト層７１と第２のコンタクト層７３の間は、封止層７０，７２を介して電気的に接続された状態となる。
【００９２】
しかしながら、比較例の構造では、共晶接合の際の熱処理でＡｌが軟化して、図８（ｂ）の矢印に示すように、Ａｌが第２のコンタクト層７３に流れ出す現象が見られた。特に図６のように、配線基板側の絶縁層に形成された突起形状により、第２のコンタクト層７３が封止層７０，７２よりも低い位置にあるため、特に金属が第２のコンタクト層７３に流れやすい状態になっている。この結果、封止層７０，７２の共晶接合により形成された封止層７４にボイド７５が形成されやすくなり、そこをリークパスとして気体や液体がセンサ内部に侵入しやすく、センサの信頼性が低下する問題があった。
【００９３】
これに対して、本実施形態では、図８（ａ）に示すように、第１の封止層５６と第１のコンタクト層５７との間、及び、第２の封止層６５と第２のコンタクト層６６との間を夫々分離したため、所定の熱処理を施しながら圧接して、第１の封止層５６と第２の封止層６５間を共晶接合したときに、封止層５６、６５を構成する軟化しやすい金属（例えばＡｌ）がコンタクト層へ流れ出てしまう現象を抑制することができる。図６に示すように第２の封止層６５は第２のコンタクト層６６よりも高い位置にあるが、第２の封止層６５と第２のコンタクト層６６とは繋がっていないので、第２の封止層６５から第２のコンタクト層６６に向けて軟化した金属が流れ出すことはない。よって、第１の封止層５６と第２の封止層６５とを適切に共晶接合でき、封止層５２に図８（ｂ）に示すようなボイド７５が発生する不具合を抑制でき、機能部材９の枠体部８と配線基板３０との間を適切に封止することができる。
【００９４】
以上のように本実施形態では、従来に比べて、寄生容量を低減でき、ノイズを抑制できる等、電気的安定性を向上させることができるとともに、共晶接合の際の封止層を構成する金属のコンタクト層への流出を抑制でき、各基板間を適切に封止でき、信頼性に優れた物理量センサにできる。
【００９５】
図６に示すように、本実施形態では、第１の金属層５９で形成された第１の電気接続層５８と、第２の金属層６８で形成された第２の電気接続層６７とを設けた。そして、第１の電気接続層５８と第２の電気接続層６７との間を共晶接合することができる。このとき、第２のコンタクト層６６と第２の電気接続層６７との間は繋がっていることが必要である。もし分離されていると、第２のコンタクト層６６と第２の電気接続層６７との間に介在する絶縁層３０ｂにより電気的に絶縁されてしまうからである。一方、第１のコンタクト層５７と第１の電気接続層５８との間は図６に示すように、分離されていてもよい。シリコン基板である導電性の機能部材９を介して、第１のコンタクト層５７と第１の電気接続層５８との間は電気的に接続される。なお、第１のコンタクト層５７と第１の電気接続層５８との間を分離するか否かは、物理量センサの構造等により種々、選択可能であるが、第１のコンタクト層５７と第１の電気接続層５８との間の機能部材９を介した電気的な接続に問題がなければ、第１のコンタクト層５７と第１の電気接続層５８との間は分離したほうがよい。第１のコンタクト層５７を完全に独立させることができる。例えば、第１の金属層５９に、ＡｌやＡｌ合金を用い、第２の金属層６８に、Ｇｅ、Ｍｇ、あるいは、Ｚｎを用いる場合には、第１のコンタクト層５７へ金属が流出しやすくなるが、第１のコンタクト層５７を完全に独立させることで、第１のコンタクト層５７への金属の流出を適切に防止することができるためである。一方、第２のコンタクト層６６は、共晶接合された第１の電気接続層５８及び第２の電気接続層６７と繋がっている。よって、共晶接合した際に、軟化しやすい金属が、第２のコンタクト層６６に流れ出し、第１の電気接続層５８と第２の電気接続層６７からなる電気接続層７７にボイドが形成される可能性がある。しかし、電気接続層７７にボイドが生じても機能的に問題はない。本実施形態は、封止層５２にボイドが生じるのを抑制するものであり、封止層５２の内側に位置する電気接続層７７にボイドが生じても基板間の気密性が損なわれることはない。
【００９６】
また、第１の封止層５６側は、機能部材９に、可動部２を形成しなければならず、スペースの余裕が配線基板３０側よりも小さいので、図５（ａ）に示すように、第１の封止層５６のパターン幅Ｔ１を、第２の封止層６５のパターン幅Ｔ２よりも細くしたほうが効率的に各部分を配置・形成することができる。
【００９７】
本実施形態における封止層とコンタクト層とを分離した構造は、他の実施形態にも適用できる。
【００９８】
図９は図１とは別の実施形態における物理量センサ８０の平面図を示す。
図９では物理量センサ８０を構成するシリコン基板（機能部材）８１に、ディープＲＩＥにより、アンカ部８２，８３と、アンカ部８２，８３から一体に延びる支持腕部８４，８５と、錘部８６と、枠体部９６とが分離して形成される。錘部８６には一体に櫛歯状の可動電極８６ａ（一本の可動電極にのみ符号を付した）が形成されている。錘部８６と、支持腕部８４，８５の間がばね部８７〜９０により連結されている。
【００９９】
更に、図９に示すように、シリコン基板（機能部材）８１に、ディープＲＩＥにより、アンカ部９１，９２と、各アンカ部９１，９２に一体に形成され、可動電極８６ａと交互に配置される櫛歯状の固定電極９３（一本の固定電極にのみ符号を付した）が、前記錘部８６と分離して形成されている。
【０１００】
この実施形態では、Ｙ１方向またはＹ２方向の加速度を検知する加速度センサとして使用することができる。
【０１０１】
そして、図９に示すように、錘部８６の周囲に設けられた枠体部９６と、枠体部９６と対向して設けられた配線基板（図示しない）との間が、第１の金属と第２の金属との共晶接合により封止されている。そして枠体部９６に設けられた封止層９８から分離されて絶縁層を貫くコンタクト層９９が形成され、配線基板に設けられた封止層（図示しない）から分離された絶縁層を貫くコンタクト層（図示しない）が形成されている。
【０１０２】
図１０は、本発明の第２実施形態における物理量センサであり、（ａ）は、機能部材の裏面状態を示す部分透視図、（ｂ）は、配線基板の表面状態を示す部分平面図である。なお図５と同じ符号は図５と同じ部分を示している。
【０１０３】
図１０（ａ）（ｂ）に示すように各封止層５６，６５は、Ｘ１−Ｘ２方向及びＹ１−Ｙ２方向に平行に延びる直線状や帯状の平行部５６ａ〜５６ｄ，６５ａ〜６５ｄと、各平行部間を連結する湾曲部５６ｅ〜５６ｈ，６５ｅ〜６５ｈとで構成される。このように図１０（ａ）（ｂ）の構成では、図５（ａ）（ｂ）と異なって、各封止層５６，６５の四隅が湾曲形状で形成されており、これにより、各封止層５６，６５の幅寸法が略一定幅で形成されている。したがって、各封止層５６，６５の接合面全体に略均一な接合圧力を作用させることができ、未接合領域や接合面にボイドが発生するのを抑制でき、封止層５６，６５間全体を図５の構成に比べて適切に接合することができ、より気密性の高い物理量センサを構成できる。このように各封止層５６，６５の幅寸法を一定幅とすることは、第１のコンタクト層５７や、第２のコンタクト層６６を各封止層５６，６５と分離させることで実現可能となるものである。
【０１０４】
なお、封止層５６，６５は図１０と異なって、円形状や楕円形状等の外周及び内周を備えた略一定幅の形状で形成されてもよい。
【０１０５】
本実施形態は加速度センサのみならず角速度センサ、衝撃センサ等、物理量センサ全般に適用可能である。
【実施例】
【０１０６】
図１１に示すセンサ基板２６と配線基板３０はシミュレーション実験に用いたモデル図であり、センサ基板２６はシリコン基板の裏面にＧｅからなる一定厚の第１の封止層５６及び第１の電気接続層５８が形成されたものとして構成した。また配線基板３０は、シリコン基板の表面にＳｉＮ層が形成され、その表面にＡｌからなる一定厚の第２の封止層６５及び第２の電気接続層６７が形成されたものとして構成した。【０１０７】
実施例では各封止層５６，６５を図１０の形状とした。一方、比較例では、各封止層の四隅を、角張らせたうえコンタクト層の幅を封止層に一体化させた幅広部として構成した。【０１０８】
またＳｉ（シリコン）のヤング率を１７８０００ＭＰａ、ポアソン比を０．２８、Ａｌのヤング率を７０３００ＭＰａ、ポアソン比を０．３５、Ｇｅのヤング率を１０２７００ＭＰａ、ポアソン比を０．２８、ＳｉＮのヤング率を３７４０００ＭＰａ、ポアソン比を０．２８とした。【０１０９】
そして図１１の矢印に示すように、センサ基板２６と配線基板３０間に圧力を加えた。圧力の大きさを１〜１０ＭＰａとした。【０１１０】
図１２（ａ）（ｂ）は、比較例の封止層の接合面に作用する接合圧力の分布図である。図１２（ａ）に示す（１）の領域が最も強い接合圧力であり、以下、（２）の領域、（３）の領域、（４）の領域及び（５）の領域の順に接合圧力が小さくなることがわかった。図１２（ｂ）においても（１）の領域が最も強い接合圧力であり、以下、（２）の領域、（３）の領域の順に接合圧力が小さくなることがわかった。【０１１１】
一方、図１３は、実施例の封止層の接合面に作用する接合圧力の分布図である。図１３に示す（６）の領域のほうが（７）の領域よりも接合圧力が高くなったが、（７）の領域が接合面の大部分を占めており、図１２に示す比較例に比べて接合圧力のばらつきが小さく、接合面全体に略均一な接合圧力を作用させることができるとわかった。【０１１２】
図１２（ａ）（ｂ）の比較例に示すように角の部分に圧力差が生じやすいことがわかった。そしてこのような圧力差が生じることで接合圧力が低すぎて接合されない箇所やボイドが生じやすくなる。そこで実施例のように四隅を湾曲させ、接合面の幅寸法を略一定幅に規制することで接合面全体に略一定の接合圧力を作用させることができるとわかった。これより、センサ基板の封止層と配線基板の封止層間全体を適切に接合できより気密性の高い物理量センサを構成することが可能になる。
【符号の説明】
【０１１３】
２  可動部
２ａ、８６  錘部
３、４、１４、１５  回動支持部
５、６、７、８２、８３，９１、９２  アンカ部
８，９６  枠体部
９、８１  機能部材
１０  第１の基材
２５  酸化絶縁層
２６  センサ基板
３０  配線基板
３０ａ  第２の基材
３０ｂ  絶縁層
３７  固定電極
５０  接合層
５１  配線層
５２、９８  封止層
５６、７０  第１の封止層
５６ａ〜５６ｄ、６５ａ〜６５ｄ  平行部
５６ｅ〜５６ｈ、６５ｅ〜６５ｈ  湾曲部
５７、７１  第１のコンタクト層
５８  第１の電気接続層
５９  第１の金属層
６０、６１  貫通孔
６２、６３、６４  突起部
６５，７２  第２の封止層
６６、７３  第２のコンタクト層
６７  第２の電気接続層
６８  第２の金属層
７７  電気接続層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【手続補正書】
【提出日】平成25年3月8日(2013.3.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
本発明では、前記第１の金属層は、前記第１のコンタクト層に直接あるいは間接的に電気的に接続される第１の電気接続層を有し、
前記第２の金属層は、さらに、前記第２のコンタクト層と一体に形成された第２の電気接続層を有し、
前記第１の電気接続層と前記第２の電気接続層間が共晶接合されて、前記第１のコンタクト層と前記第２のコンタクト層とが、前記第１の電気接続層、前記第２の電気接続層を介して電気的に接続されることが好ましい。これにより簡単な構造により第１のコンタクト層と第２のコンタクト層間を電気的に接続できる。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３５】
また図１に示すように、第１の回動支持部３の連結腕３ａは、左側アンカ部６と支点連結部１２ｂ、及び、中央アンカ部５と支点連結部１２ａにおいて回動自在に連結されている。また図１に示すように、第２の回動支持部４の第１連結腕４ａは、右側アンカ部７と支点連結部１３ｂ、及び、中央アンカ部５と支点連結部１３ａにおいて回動自在に連結されている。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５６】
第１のコンタクト層５７及び第１の電気接続層５８の配置や平面形状、個数は図５（ａ）以外の構成であってもよい。ただし、図５（ａ）の構成により、可動部２と第１の封止層５６との間の限定された領域内を有効活用でき、物理量センサの小型化を促進することができる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８０】
次に図７（ｂ）の工程では、配線基板３０を形成する。配線基板３０を構成する導電性の第２の基材（シリコン基板）３０ａの表面に絶縁層（第２の絶縁層）３０ｂを形成する。絶縁層３０ｂは例えば図６に示すように積層構造である。なお絶縁層３０ｂの内部に配線層５１（図２参照）も形成する。更に絶縁層３０ｂの表面３０ｃに、各突起部６２〜６４をエッチングにより形成する。また絶縁層３０ｂを貫いて第２の基材３０ａにまで到達する貫通孔６１を形成する。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８６】
以上のように、本実施形態では、第１の封止層５６と第１のコンタクト層５７との間、及び、第２の封止層６５と第２のコンタクト層６６との間を夫々分離した。本実施形態では、図６等に示すようにセンサ基板２６には、酸化絶縁層２５が存在し、配線基板３０にも絶縁層３０ｂが存在する。そこで本実施形態では、各封止層５６，６５と分離した各コンタクト層５７，６６を、各絶縁層２５，３０ｂを貫いて機能部材９と各基材１０，３０ａに電気的に接続させたうえで、第１のコンタクト層５７と第２のコンタクト層６６とを電気的に接続し、これにより、第１の基材１０、第２の基材３０ａ、及び機能部材９のうち可動部（電極部）２を除く枠体部８とを同電位にできる。これにより、物理量センサに生じた浮遊容量を適切に除去し、高精度な出力を得ることが可能となる。また絶縁層を貫くコンタクト層５７，６６で繋げることで、物理量センサの限られた面積を有効活用でき、物理量センサの小型化を促進することができる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１０１】
そして、図９に示すように、錘部８６の周囲に設けられた枠体部９６と、枠体部９６と対向して設けられた配線基板（図示しない）との間が、第１の金属層と第２の金属層との共晶接合により封止されている。そして枠体部９６に設けられた封止層９８から分離されて絶縁層を貫くコンタクト層９９が形成され、配線基板に設けられた封止層（図示しない）から分離された絶縁層を貫くコンタクト層（図示しない）が形成されている。
【手続補正７】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図３】
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【手続補正８】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図４】
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【国際調査報告】
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